Contrarestació de la diabetes mellitus mitjançant la generació d'un sensor de la glucosa a múscul esquelètic

Consultable des del TDXTítol obtingut de la portada digitalitzadaEn aquest estudi s'ha dut a terme una nova aproximació de teràpia gènica per a la diabetis basada en l'expressió conjunta d'insulina i de glucoquinasa en el múscul esquelètic utilitzant vectors virals adenoassociats de tipus 1 (AAV1). Els ratolins diabètics tractats amb els vectors AAV1-Ins+GK varen recuperar i mantenir la normoglucèmia, tant en condicions d'alimentació com de dejú, al llarg de més de 4 mesos després de la inducció de diabetis experimental. A més, es va observar una normalització de la tolerància a la glucosa i de la ingesta de menjar i d'aigua. Així doncs, l'acció conjunta de la producció basal d'insulina i de l'activitat de la glucoquinasa haurien generat en el múscul esquelètic un «sensor» de la glucosa que permetria la correcta regulació de la glucèmia en ratolins diabètics, evitant així l'aparició de complicacions secundàries. Un dels principals reptes en el camp de la teràpia gènica és el pas dels protocols de transferència gènica des de models murins fins a models animals grans, com ara gossos. Per això, l'última part d'aquest estudi ha pretès iniciar els primers passos en aquesta direcció. L'administració d'un vector AAV1-Ins al múscul esquelètic d'un gos diabètic ha permès, en primer lloc, establir les condicions per a la transferència de vectors a múscul esquelètic de gossos diabètics; i en segon lloc, ha evidenciat la viabilitat d'aquest tractament per contrarestar la hiperglucèmia en condicions de dejuni, i per millorar-ne la tolerància a la glucosa. Així doncs, els estudis realitzats en ratolins han demostrat l'eficàcia a llarg termini del tractament basat en l'ús de vectors adenoassociats per a la producció d'insulina i de glucoquinasa en el múscul esquelètic per contrarestar la hiperglucèmia diabètica i prevenir així l'aparició de complicacions secundàries. D'altra banda, els estudis portats a terme en un model caní han posat de relleu l'efectivitat preclínica de la tècnica en grans animals, com a pas previ al desenvolupament d'assajos clínics.In this study we designed a new gene therapy approach based on the expression of insulin together with glucokinase in skeletal muscle using adenoassociated virus vectors of serotype 1 (AAV1). AAV-treated diabetic mice completely restored blood glucose levels in fed and in fasted conditions for more than 4 months after diabetes induction. Moreover, the animals normalized glucose tolerance, as well as food and fluid intake. Thus, insulin action together with glucokinase activity have generated a glucose sensor in skeletal muscle that allows tight regulation of glucose levels in diabetic mice, avoiding long term secondary complications. One of the main goals in gene therapy field is to scale up gene transfer protocols from mice to large animal models, such as the dog. For this reason, the last part of this study aimed to develop the first steps in this direction. AAV1 administration of the insulin transgene to skeletal muscle in a diabetic dog established first, the conditions for gene transfer in skeletal muscle of a large animal model and secondly, have shown evidence of the ability of this treatment to counteract diabetic hyperglycemia in fasted conditions and to ameliorate glucose tolerance. In summary, the presented studies in mice have demonstrated the long term efficacy of the treatment using AAV vectors to produce insulin and glucokinase in skeletal muscle to counteract diabetic hyperglycemia and prevent secondary complications. On the other hand, the studies presented in the large animal model demonstrated the preclinical efficacy of the treatment in dogs as a first step towards clinical trials

Treatment of Diabetes and Long-Term Survival After Insulin and Glucokinase Gene Therapy

Diabetes is associated with severe secondary complications, largely caused by poor glycemic control. Treatment with exogenous insulin fails to prevent these complications completely, leading to significant morbidity and mortality. We previously demonstrated that it is possible to generate a "glucose sensor" in skeletal muscle through coexpression of glucokinase and insulin, increasing glucose uptake and correcting hyperglycemia in diabetic mice. Here, we demonstrate long-term efficacy of this approach in a large animal model of diabetes. A one-time intramuscular administration of adeno-associated viral vectors of serotype 1 encoding for glucokinase and insulin in diabetic dogs resulted in normalization of fasting glycemia, accelerated disposal of glucose after oral challenge, and no episodes of hypoglycemia during exercise for >4 years after gene transfer. This was associated with recovery of body weight, reduced glycosylated plasma proteins levels, and long-term survival without secondary complications. Conversely, exogenous insulin or gene transfer for insulin or glucokinase alone failed to achieve complete correction of diabetes, indicating that the synergistic action of insulin and glucokinase is needed for full therapeutic effect. This study provides the first proof-of-concept in a large animal model for a gene transfer approach to treat diabetes

Contrarestació de la diabetis mellitus mitjançant la generació d'un sensor de la glucosa a múscul esquelètic

n aquest estudi s'ha dut a terme una nova aproximació de teràpia gènica per a la diabetis basada en l'expressió conjunta d'insulina i de glucoquinasa en el múscul esquelètic utilitzant vectors virals adenoassociats de tipus 1 (AAV1). Els ratolins diabètics tractats amb els vectors AAV1-Ins+GK varen recuperar i mantenir la normoglucèmia, tant en condicions d'alimentació com de dejú, al llarg de més de 4 mesos després de la inducció de diabetis experimental. A més, es va observar una normalització de la tolerància a la glucosa i de la ingesta de menjar i d'aigua. Així doncs, l'acció conjunta de la producció basal d'insulina i de l'activitat de la glucoquinasa haurien generat en el múscul esquelètic un "sensor" de la glucosa que permetria la correcta regulació de la glucèmia en ratolins diabètics, evitant així l'aparició de complicacions secundàries.Un dels principals reptes en el camp de la teràpia gènica és el pas dels protocols de transferència gènica des de models murins fins a models animals grans, com ara gossos. Per això, l'última part d'aquest estudi ha pretès iniciar els primers passos en aquesta direcció. L'administració d'un vector AAV1-Ins al múscul esquelètic d'un gos diabètic ha permès, en primer lloc, establir les condicions per a la transferència de vectors a múscul esquelètic de gossos diabètics; i en segon lloc, ha evidenciat la viabilitat d'aquest tractament per contrarestar la hiperglucèmia en condicions de dejuni, i per millorar-ne la tolerància a la glucosa. Així doncs, els estudis realitzats en ratolins han demostrat l'eficàcia a llarg termini del tractament basat en l'ús de vectors adenoassociats per a la producció d'insulina i de glucoquinasa en el múscul esquelètic per contrarestar la hiperglucèmia diabètica i prevenir així l'aparició de complicacions secundàries. D'altra banda, els estudis portats a terme en un model caní han posat de relleu l'efectivitat preclínica de la tècnica en grans animals, com a pas previ al desenvolupament d'assajos clínics.In this study we designed a new gene therapy approach based on the expression of insulin together with glucokinase in skeletal muscle using adenoassociated virus vectors of serotype 1 (AAV1). AAV-treated diabetic mice completely restored blood glucose levels in fed and in fasted conditions for more than 4 months after diabetes induction. Moreover, the animals normalized glucose tolerance, as well as food and fluid intake. Thus, insulin action together with glucokinase activity have generated a glucose sensor in skeletal muscle that allows tight regulation of glucose levels in diabetic mice, avoiding long term secondary complications.One of the main goals in gene therapy field is to scale up gene transfer protocols from mice to large animal models, such as the dog. For this reason, the last part of this study aimed to develop the first steps in this direction. AAV1 administration of the insulin transgene to skeletal muscle in a diabetic dog established first, the conditions for gene transfer in skeletal muscle of a large animal model and secondly, have shown evidence of the ability of this treatment to counteract diabetic hyperglycemia in fasted conditions and to ameliorate glucose tolerance.In summary, the presented studies in mice have demonstrated the long term efficacy of the treatment using AAV vectors to produce insulin and glucokinase in skeletal muscle to counteract diabetic hyperglycemia and prevent secondary complications. On the other hand, the studies presented in the large animal model demonstrated the preclinical efficacy of the treatment in dogs as a first step towards clinical trials

Exercise-Boosted Mitochondrial Remodeling in Parkinson’s Disease

Parkinson’s disease (PD) is a movement disorder characterized by the progressive degeneration of dopaminergic neurons resulting in dopamine deficiency in the striatum. Given the estimated escalation in the number of people with PD in the coming decades, interventions aimed at minimizing morbidity and improving quality of life are crucial. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress are intrinsic factors related to PD pathogenesis. Accumulating evidence suggests that patients with PD might benefit from various forms of exercise in diverse ways, from general health improvements to disease-specific effects and, potentially, disease-modifying effects. However, the signaling and mechanism connecting skeletal muscle-increased activity and brain remodeling are poorly elucidated. In this review, we describe skeletal muscle–brain crosstalk in PD, with a special focus on mitochondrial effects, proposing mitochondrial dysfunction as a linker in the muscle–brain axis in this neurodegenerative disease and as a promising therapeutic target. Moreover, we outline how exercise secretome can improve mitochondrial health and impact the nervous system to slow down PD progression. Understanding the regulation of the mitochondrial function by exercise in PD may be beneficial in defining interventions to delay the onset of this neurodegenerative disease

Treatment of Diabetes and Long-Term Survival After Insulin and Glucokinase Gene Therapy

Diabetes is associated with severe secondary complications, largely caused by poor glycemic control. Treatment with exogenous insulin fails to prevent these complications completely, leading to significant morbidity and mortality. We previously demonstrated that it is possible to generate a "glucose sensor" in skeletal muscle through coexpression of glucokinase and insulin, increasing glucose uptake and correcting hyperglycemia in diabetic mice. Here, we demonstrate long-term efficacy of this approach in a large animal model of diabetes. A one-time intramuscular administration of adeno-associated viral vectors of serotype 1 encoding for glucokinase and insulin in diabetic dogs resulted in normalization of fasting glycemia, accelerated disposal of glucose after oral challenge, and no episodes of hypoglycemia during exercise for >4 years after gene transfer. This was associated with recovery of body weight, reduced glycosylated plasma proteins levels, and long-term survival without secondary complications. Conversely, exogenous insulin or gene transfer for insulin or glucokinase alone failed to achieve complete correction of diabetes, indicating that the synergistic action of insulin and glucokinase is needed for full therapeutic effect. This study provides the first proof-of-concept in a large animal model for a gene transfer approach to treat diabetes